Az ökológia, az evolúcióelmélet, a populációbiológia és más tudományok kérdései gyakran magukban foglalják a változékonyság fogalmát (határozott és határozatlan). Ez a sarokköve a fajok eredetének, a változó környezeti feltételekhez való alkalmazkodási képességének megértéséhez. Ezek az alapelvek a modern tenyésztés és molekuláris biológia alapját képezik. Próbáljuk meg kitalálni, mit jelentenek ezek a fogalmak.
A változékonyság típusai
Ezeket a fogalmakat nem örökletesnek és örökletes változékonyságnak is nevezik. Mi a különbség a határozott és a határozatlan változékonyság között? Az első egyének csoportjában fordul elő külső tényezőkre adott válaszként. A reakciónorma értéke szabályozza. Példaként felidézhetjük a medve hibernálását, a kutya bundájának sűrűségét, a pitypang szárának hosszát. Ha megváltoztatja a környezeti feltételeket, előfordulhat, hogy ezek a jelek nem jelennek meg. Tehát, ha mesterségesen bőséges táplálékot és meleg hőmérsékletet teremt egész évben, akkor a medve nem alszik át a telet. A télen bentlakó kutyának sokkal kevesebb aljszőrzete lesz, mint egy láncos udvari kutyának. Állandó fűnyírással, pitypangrövidebb szárhosszúsággal nő, ami lehetővé teszi, hogy kocsányt képezzen, és elkerülje a vágást. Természetesen az ilyen tulajdonságok nem öröklődnek genetikailag.
Az örökletes variabilitás spontán mutációkként fordul elő egy egyedcsoporton belül, és generációkon keresztül öröklődik. Azonban nem minden mutáció előnyös. A legtöbbjük haszontalanná vagy károssá válik. Csak néhány változást fog támogatni a természetes szelekció. Ez a tulajdonság az evolúció alapja, mivel lehetővé teszi a szervezet számára, hogy alkalmazkodjon a környezet változásaihoz, olyan tulajdonságokra tegyen szert, amelyek hozzájárulnak a túléléshez. Nézzük meg ezt a típust részletesebben.
A bizonytalan változékonyság vizsgálatának története
A fajok eredetét befolyásoló tényezők említésekor nem szabad megemlíteni az azonos című könyv és az evolúcióelmélet szerzőjét, Charles Darwint. Természetesen jelenleg ezt az elméletet véglegesítették, és szintetikusnak nevezik. Az alapfogalmak leírása és az elv azonban változatlan maradt.
Darwin szerint a határozatlan variabilitás – „végtelenül változatos kisebb jellemzők, amelyek megkülönböztetik az azonos fajhoz tartozó egyedeket, és amelyek nem magyarázhatók az egyik szülőtől vagy többtől való örökléssel távoli ősök. Szólt még a létfeltételek közvetlen és közvetett befolyásáról az élő szervezet kialakulására, a jelek összefüggéseiről. Ugyanakkor még nem létezett a gén fogalma, és az adatok megjelenésének okaijellemzői nem voltak egyértelműek ennek a tudósnak. Ma már ismert, hogy az öröklődés genetikai természetű, és a DNS-ben folyamatosan előfordulnak mutációk.
Hogyan működik ez a mechanizmus?
A DNS-replikáció folyamatosan hibákat kap. Normális esetben az immunrendszernek vagy a sejtes apoptózis (programozott halál) rendszerének kell eltávolítania őket. E rendszerek meghibásodása esetén ez a sejt túléli magát, és másolatokat készíthet magáról. Ha a szervezet egysejtű, vagy a változások a nemi sejteket érintették, ez a hiba öröklődik, és továbbadódik más generációknak. Ez sokféleséget teremt a populációban, és garantálja a fajok túlélését és általában az evolúciót.
Mutációk típusai
- Gene. Nukleotid szinten befolyásolja a DNS szerkezetét. Bármely nukleotid elvesztésében, pótlásában fejeződnek ki (példaként említhetők az olyan emberi betegségek, mint a fenilketonuria, sarlósejtes vérszegénység).
- Generatív. Befolyásolja a csírasejtek génjeit. Nemzedékeken keresztül öröklődött.
- Szomatikus. A nem nemi sejtek mutációi. Állatokban nem öröklődnek, de vegetatív módszerrel (in vitro sejttenyészetben) szaporítva növényekben öröklődnek.
- Genomic. A sejtmagban lévő kromoszómák számának változásához kapcsolódik. Megnyilvánulhatnak egy vagy több kromoszóma növekedésében (emberben a Down-kór plusz kromoszómával jár) és számuk megsokszorozódásával (a poliploid növények jelzésértékűek: a legtöbb modern búzafajta oktoploid, azaz nyolc van bennük kromoszómakészletek).
- Chromosomamal.
Jelentés
- A faj nem mindig él azonos körülmények között. Az életkörülmények olykor hirtelen, például természeti katasztrófa, más kontinensre való áttelepülés stb. miatti változása esetén a teljes populáció kihalhat. Egyes organizmusokban azonban lehetnek olyan mutációk, amelyek eddig haszontalanok voltak, de most már szükségesek a túléléshez. Ez azt jelenti, hogy csak ezek az egyedek maradnak életben és adnak utódokat ezekkel a tulajdonságokkal. Példa erre a baktériumok és az antibiotikumok közötti állandó harc. A kifejlesztett antibakteriális szerek egy bizonyos ideig meglehetősen hatékonyak, amíg az ilyen típusú gyógyszerekkel szembeni rezisztenciagénekkel rendelkező mikroorganizmusok utódai el nem szaporodnak. Ez arra kényszeríti a gyógyszeripart, hogy új termékeket hozzon létre, és akaratlanul is ösztönözze a baktériumok további fejlődését.
- Érték a kijelölésben. Charles Darwin ezt a fajta variációt tartotta a mesterséges szelekció alapjának. A kezdetben megjelenő mutációk, függetlenül a környezeti tényezőktől, értékesek lehetnek az ember számára. Így például a nagy gyümölcsű paradicsom gyümölcsei nem hasznosak magának a növénynek - az ágak nem bírják el a súlyukat kellékek és harisnyakötők nélkül. De az ezen az alapon végzett szelekció lehetővé tette számunkra, hogy termékenyebb fajtákat nyerjünk.
Definíció: mi a határozatlan változékonyság a biológiában
A fentieket összegezve összefoglaljuk, mit jelent ez a fogalom a tudományban. A határozatlan változatosság a biológiában a fogalom szinonimájamutációk. Ez örökletes természetű (ellentétben egy határozott), míg a genomban az első generációban bekövetkezett kisebb változások felhalmozódnak és felerősödnek a későbbiekben. Ez a fajta változékonyság a környezeti tényezők változásaival is összefügg, de nem alkalmazkodás formájában, hanem közvetve. Így nem egy adott organizmushoz, hanem a taxon egészéhez segíti az alkalmazkodást.
Példák bizonytalan változékonyságra
A cikkben korábban a környezethez való alkalmazkodást elősegítő mutációk konkrét példáit tárgy altuk. Fontolja meg a természetben előforduló ilyen változatosság számos típusát:
- Védő színezés. Sok állatban előfordul. A természetes szelekció során a környező tájban feltűnőbb színezetű egyedek kevésbé érzékenyek a ragadozók támadásaira, így több utód születhet. Ez a funkció nemzedékenként rögzül. Ugyanakkor, amikor a környezeti feltételek megváltoznak (például amikor egy populáció egy másik élőhelyre költözik), a szelekció által fenntartott szín megváltozhat.
- Jelszínezés. A genomban bekövetkezett változások következtében egyes rovarok élénk színeket kaptak, amelyek figyelmeztetik a ragadozókat a méregmirigyekre. A nem mérgező rovarokat így is színezhetjük, hogy megóvjuk őket az elfogyasztástól. Ezt a jelenséget mimikának nevezik.
- Testforma. A környezet közvetett hatása támogatja azokat az egyedeket, akiknek a testalkata leginkább alkalmazkodik hozzá. Tehát az úszást segítő torpedó alakú forma a vízi szervezetekre jellemző. Hasonló a delfinekben, fókákban, pingvinekben, halakban, úszóbogarakban. Természetesen ez a forma ezekben az állatokban önállóan fejlődött ki. Csak arról van szó, hogy az evolúció során azok az egyedek maradtak életben és szültek, akik a legjobban alkalmazkodtak az úszáshoz.
- Védelmi mechanizmusok. Például egy sündisznó, egy sertés tűi - egy módosított hajszál. Azok az egyedek, akik egy spontán mutáció miatt sűrűbb sörtéket kaptak, ami kellemetlenséget okozhat a ragadozónak, előnyhöz jutottak a szaporodásban. A következő generációkban a szelekció láthatóan támogatta a szőrzet élességét – ez a tulajdonság felerősödött.
Összegzés
Ez a fajta változatosság nem garantálja a szervezet túlélését, de biztosítja a faj fennmaradását folyamatosan változó környezeti feltételek mellett. A határozatlan változatosság szükséges az ember számára, mint tenyésztési eszköz. Hozzájárul az új taxonok természetes és mesterséges eredetéhez. Éppen ezért a bizonytalan változékonyság az evolúció alapja.
